CN114112557A - 一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，本发明涉及一种烟气检测/收集装置及试验方法，本发明为解决传统的烟气检测劳动量较大且不能实时检测沥青混合料生产过程中的烟气排放的问题，本发明包括烟气发生单元、颗粒过滤单元、烟气处理单元、第一外置输气管道和第二外置输气管道，所述烟气发生单元通过第一外置输气管道与颗粒过滤单元连接，颗粒过滤单元通过第二外置输气管道与烟气处理单元连接。本发明的装置不仅能实现沥青混合料烟气的密闭收集，同时能实现混合料拌和过程中烟气浓度的实时检测；烟气检测方法可以检测沥青混合料由生产到摊铺不同阶段的全寿命烟气浓度，为补充沥青混合料全寿命周期的烟气数据提供可靠依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气检测/收集装置及试验方法，一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置及试验方法，本发明应用于沥青混合料烟气处理技术领域。
背景技术
近年来废胶粉改性沥青技术逐渐发展起来并得到了广泛应用，不仅显著提升了沥青的路用性能，同时为大量堆积的废旧轮胎的回收和再利用提供了一个行之有效的途径，缓解了轮胎堆砌或焚烧带来的环境问题，符合可持续发展战略。
然而高温作业条件导致橡胶沥青在生产、拌合及施工过程中的烟气排放量很高，当路面摊铺温度达到180℃的时，沥青烟气的浓度最高可以达到10mg/m3～12mg/m3，如果摊铺温度达到200℃，沥青烟气的浓度最高可达50mg/m3。沥青烟气中含有有毒及恶臭气体，严重影响作业人员与周边居民的工作与生活环境。因此，对于沥青烟气的处理也成为城市环境和人体健康领域日益关注的问题。
但是目前市面上还没有具有综合处理功能的沥青混合料烟气设备。传统的烟气处理装置主要存在以下问题：首先，传统的烟气检测主要通过人工手持烟气采样装置对烟气进行采样收集，此方式劳动量较大且不能实时检测拌和过程中的烟气排放。其次，现有技术中的烟气收集装置在运作过程中，经常出现过滤网堵塞的问题，影响烟气收集效率。此外，当前沥青烟气处理装置多聚焦于沥青胶结料，缺少沥青混合料的烟气处理装置，而在道路领域中，筑路材料多以沥青混合料的形式存在。基于以上原因，提供一种高效率的、具有实时收集和检测功能的沥青混合料烟气检测/收集一体化装置十分必要。
发明内容
本发明为了避免上述现有技术的不足之处，进而提出一种沥青混合料烟气检测/收集
一体化装置及试验方法，本发明不仅能实现沥青混合料烟气的密闭收集，同时能实现混合料不同阶段中烟气浓度的实时检测。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
本发明包括烟气发生单元、颗粒过滤单元、烟气处理单元、第一外置输气管道和第二外置输气管道，所述烟气发生单元通过第一外置输气管道与颗粒过滤单元连接，颗粒过滤单元通过第二外置输气管道与烟气处理单元连接。
进一步地，所述烟气发生单元包括气体罐、氮气输入泵、第一流量计、沥青混合料拌和结构和第三外置输气管道，气体罐和沥青混合料拌和结构通过第三外置输气管道连接，第三外置输气管道上设置有氮气输入泵和第一流量计。
进一步地，沥青混合料拌和结构包括电机、温度时间控制仪、搅拌扇叶、密封带和加热拌和锅，所述密封带的右侧设置有与第一外置输气管等径的圆孔，密封带的左侧设置有与第三外置输气管道等径的圆孔，密封带的上端与温度时间控制仪的下表面贴合，密封带的下端与加热拌和锅的上表面接触，搅拌扇叶位于加热拌和锅内，电机安装在温度时间控制仪的后部，电机的输出轴与搅拌扇叶的轴连接。
进一步地，颗粒过滤单元包括烟气颗粒过滤罐、循环泵和第二流量计和第四外置输气管道，烟气颗粒过滤罐通过第一外置输气管道与加热拌和锅连接，烟气颗粒过滤罐通过第四外置输气管道与循环泵连接，循环泵通过第二外置输气管道与烟气处理单元连接，第二流量计设置在第二外置输气管道上。
进一步地，烟气处理单元包括旋转双通阀、电化学传感器、烟气采样袋、第五外置输气管道和第六外置输气管道；循环泵通过第二外置输气管道与双通阀连接，双通阀的一端通过第五外置输气管道与电化学传感器连接，双通阀的另一端通过第六外置输气管道与烟气采样袋连接。
进一步地，双通阀包括旋转按钮、第一内置管道和第二内置管道，双通阀的中部设有转轴和旋转按钮，第一内置管道通过第五外置输气管道与电化学传感器连接，第二内置管道通过第六外置输气管道与采样袋连接。
一种沥青混合料烟气检测试验方法，所述该试验方法包括以下步骤：
步骤1、通过外置烟气输送管道依次连接好烟气发生单元、颗粒过滤单元和烟气处理单元，此时旋转双通阀第一内置管道处于Ⅰ档c；
步骤2、输送氮气进行预试验，基于第一流量计和第二流量计显示的数据结果，保证装置内管道畅通且具有良好的连接密封性；
步骤3、为研究沥青混合料拌和、运输、摊铺和碾压不同阶段的烟气浓度，设置四个温度区间和时间区间进行检测；
步骤4、降下加热拌和锅，加入加热后的沥青和集料，按沥青混合料不同阶段的模拟参数进行混合料拌和/静置状态下的烟气浓度检测试验；
步骤5、沥青烟气浓度检测试验结束后，拨动旋转双通阀第二内置管道处于Ⅱ档b，收集沥青混合料残余烟气，避免出现室内二次污染现象。
本发明的有益效果是：
1、本发明提出的沥青混合料烟气检测/收集一体化装置不仅能实现沥青混合料烟气的密闭收集，同时能实现混合料拌和过程中烟气浓度的实时检测。
2、本发明提出的沥青混合料烟气检测/收集一体化装置可拆卸，清洗方便，不占用大面积试验用地；本发明的试验装置具有普适性，适用于任何具有沥青混合料室内拌和装置的试验单位。
3、本发明提出一种室内试验模拟沥青混合料拌和、运输、摊铺和碾压不同阶段的沥青烟气检测方法，可以检测沥青混合料由生产到摊铺不同阶段的全寿命烟气浓度，为补充沥青混合料全寿命周期的烟气数据提供可靠依据；同时根据本发明提出的试验装置，调节旋转双通阀内置管道处于Ⅱ档时，可以收集沥青混合料不同阶段的沥青烟气，分析不同阶段沥青混合料烟气中物质类型。
附图说明
图1为本发明中沥青混合料烟气检测/收集一体化装置的整体结构示意图；
其中1-烟气发生单元，2-颗粒过滤单元，3-烟气处理单元，4-第一外置输气管道，5-第二外置输气管道，1-1-气体罐，1-2-氮气输入泵，1-3-流量计，1-4-沥青混合料拌和结构，2-1-烟气颗粒过滤罐，2-2-循环泵，2-3-流量计，3-1-旋转双通阀，3-2-电化学传感器，3-3-烟气采样袋。
图2为本发明中沥青混合料拌和结构的示意图；
其中1-4-1-温度时间控制仪，1-4-2-搅拌扇叶，1-4-3-密封带，1-4-4-加热拌和锅，1-5-第三外置输气管道。
图3为本发明中旋转双通阀的示意图。
其中3-1-1-旋转按钮、c-旋转按钮Ⅰ档，b-旋转按钮Ⅱ档，3-1-2-第一内置管道，3-1-3-第二内置管道。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置包括烟气发生单元1、颗粒过滤单元2、烟气处理单元3、第一外置输气管道4和第二外置输气管道5，所述烟气发生单元1通过第一外置输气管道4与颗粒过滤单元2连接，颗粒过滤单元2通过第二外置输气管道5与烟气处理单元3连接。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述烟气发生单元1包括气体罐1-1、氮气输入泵1-2、第一流量计1-3、沥青混合料拌和结构1-4和第三外置输气管道1-5，气体罐1-1和沥青混合料拌和结构1-4通过第三外置输气管道1-5连接，第三外置输气管道1-5上设置有氮气输入泵1-2和第一流量计1-3。
沥青混合料拌和装置能保证沥青混合料充分搅拌均匀，可控制拌和时间和拌和温度。
所述气体罐1-1内气体类型为氮气。氮气作为一种无色无味的惰性气体，密度小于空气，中常温条件下具有高度化学稳定性。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式沥青混合料拌和结构1-4包括电机、温度时间控制仪1-4-1、搅拌扇叶1-4-2、密封带1-4-3和加热拌和锅1-4-4，所述密封带1-4-3的右侧设置有与第一外置输气管4等径的圆孔，密封带1-4-3的左侧设置有与第三外置输气管道1-5等径的圆孔，密封带1-4-3的上端与温度时间控制仪1-4-1的下表面贴合，密封带1-4-3的下端与加热拌和锅的上表面接触，搅拌扇叶1-4-2位于加热拌和锅1-4-4内，电机安装在温度时间控制仪1-4-1的后部，电机的输出轴与搅拌扇叶1-4-2的轴连接。沥青混合料拌和结构能保证沥青混合料充分搅拌均匀，可控制拌和时间和拌和温度。
通过密封带左侧孔径实现氮气输入，通过密封带右侧孔径实现沥青混合料烟气输出。
密封带宜采用聚四氟乙烯等耐高温性能优良的材料，且材料厚度建议不小于1cm。所述密封带为使沥青混合料拌和结构形成密封空间，防止烟气泄露造成混合料烟气浓度检测结果不精确；同时该结构易拆卸易安装，不占用试验用地。所述温度时间控制仪不仅可以控制拌和装置的拌和时间和拌和温度，同时具有及时升降的控制按钮，保证装置处于拌和状态下拌和锅可以自由升降。
其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式颗粒过滤单元2包括烟气颗粒过滤罐2-1、循环泵2-2和第二流量计2-3和第四外置输气管道2-4，烟气颗粒过滤罐2-1通过第一外置输气管道4与加热拌和锅1-4-4连接，烟气颗粒过滤罐2-1通过第四外置输气管道2-4与循环泵2-2连接，循环泵2-2通过第二外置输气管道5与烟气处理单元3连接，第二流量计2-3设置在第二外置输气管道5上。
所述烟气颗粒过滤罐2-1内设置有玻璃纤维滤筒。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式烟气处理单元3包括旋转双通阀3-1、电化学传感器3-2、烟气采样袋3-3、第五外置输气管道3-4和第六外置输气管道3-5；循环泵2-2通过第二外置输气管道5与双通阀3-1连接，双通阀3-1的一端通过第五外置输气管道3-4与电化学传感器3-2连接，双通阀3-1的另一端通过第六外置输气管道3-5与烟气采样袋3-3连接。所述电化学传感器3-1泛指沥青混合料烟气浓度检测装置，可以实时记录沥青烟气中不同物质的浓度。通过安装不同的电化学传感器3-1，可以实现沥青混合料烟气中单一物质的浓度检测，也可以记录多合一物质的实时浓度。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式：双通阀3-1包括旋转按钮3-1-1、第一内置管道3-1-2和第二内置管道3-1-3，双通阀3-1的中部设有转轴和旋转按钮3-1-1，第一内置管道3-1-2通过第五外置输气管道3-4与电化学传感器3-2连接，第二内置管道3-1-3通过第六外置输气管道3-5与采样袋3-3连接。
所述内置管道的外径小于外置管道的内径，可实现内置管道与外置管道的紧密穿插；所述旋转按钮3-1-1分为Ⅰ档c和Ⅱ档b，当旋转按钮3-1-1拨到Ⅰ档c时，第一内置管道3-1-3与连接电化学传感器3-2的第五外置输气管道3-4相通，当旋转按钮拨到Ⅱ档b时，第二内置管道3-1-4与连接采样袋3-3的第六外置输气管道3-5相通。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种沥青混合料烟气检测试验方法，包括以下步骤：
步骤1、通过外置烟气输送管道依次连接好烟气发生单元1、颗粒过滤单元2和烟气处理单元3，此时旋转双通阀3-1第一内置管道3-1-2处于Ⅰ档c；
步骤2、输送氮气进行预试验，基于第一流量计1-3和第二流量计2-3显示的数据结果，保证装置内管道畅通且具有良好的连接密封性；
步骤3、为研究沥青混合料拌和、运输、摊铺和碾压不同阶段的烟气浓度，以传统SBS改性沥青为例，设置4个温度区间和时间区间，具体参数如表1所示：
表1沥青混合料不同阶段的模拟参数
波动状态是指，关闭拌和装置的加热按钮，当温度为150℃时开始检测沥青混合料烟气浓度，温度降至90℃时，检测结束。
步骤4、降下加热拌和锅1-4-4，加入加热后的沥青和集料，按沥青混合料不同阶段的模拟参数进行混合料拌和/静置状态下的烟气浓度检测试验；
步骤5、沥青烟气浓度检测试验结束后，拨动旋转双通阀第二内置管道3-1-3处于Ⅱ档b，收集沥青混合料残余烟气，避免出现室内二次污染现象。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，其特征在于：所述一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置包括烟气发生单元(1)、颗粒过滤单元(2)、烟气处理单元(3)、第一外置输气管道(4)和第二外置输气管道(5)，所述烟气发生单元(1)通过第一外置输气管道(4)与颗粒过滤单元(2)连接，颗粒过滤单元(2)通过第二外置输气管道(5)与烟气处理单元(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，其特征在于：所述烟气发生单元(1)包括气体罐(1-1)、氮气输入泵(1-2)、第一流量计(1-3)、沥青混合料拌和结构(1-4)和第三外置输气管道(1-5)，气体罐(1-1)和沥青混合料拌和结构(1-4)通过第三外置输气管道(1-5)连接，第三外置输气管道(1-5)上设置有氮气输入泵(1-2)和第一流量计(1-3)。
3.根据权利要求2所述的一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，其特征在于：沥青混合料拌和结构(1-4)包括电机、温度时间控制仪(1-4-1)、搅拌扇叶(1-4-2)、密封带(1-4-3)和加热拌和锅(1-4-4)，所述密封带(1-4-3)的右侧设置有与第一外置输气管(4)等径的圆孔，密封带(1-4-3)的左侧设置有与第三外置输气管道(1-5)等径的圆孔，密封带(1-4-3)的上端与温度时间控制仪(1-4-1)的下表面贴合，密封带(1-4-3)的下端与加热拌和锅的上表面接触，搅拌扇叶(1-4-2)位于加热拌和锅(1-4-4)内，电机安装在温度时间控制仪(1-4-1)的后部，电机的输出轴与搅拌扇叶(1-4-2)的轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，其特征在于：颗粒过滤单元(2)包括烟气颗粒过滤罐(2-1)、循环泵(2-2)和第二流量计(2-3)和第四外置输气管道(2-4)，烟气颗粒过滤罐(2-1)通过第一外置输气管道(4)与加热拌和锅(1-4-4)连接，烟气颗粒过滤罐(2-1)通过第四外置输气管道(2-4)与循环泵(2-2)连接，循环泵(2-2)的通过第二外置输气管道(5)与烟气处理单元(3)连接，第二流量计(2-3)设置在第二外置输气管道(5)上。
5.根据权利要求1所述的一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，其特征在于：烟气处理单元(3)包括旋转双通阀(3-1)、电化学传感器(3-2)、烟气采样袋(3-3)、第五外置输气管道(3-4)和第六外置输气管道(3-5)；循环泵(2-2)通过第二外置输气管道(5)与双通阀(3-1)连接，双通阀(3-1)的一端通过第五外置输气管道(3-4)与电化学传感器(3-2)连接，双通阀(3-1)的另一端通过第六外置输气管道(3-5)与烟气采样袋(3-3)连接。
6.根据权利要求5一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置，其特征在于：双通阀(3-1)包括旋转按钮(3-1-1)、第一内置管道(3-1-2)和第二内置管道(3-1-3)，双通阀(3-1)的中部设有转轴和旋转按钮(3-1-1)，第一内置管道(3-1-2)通过第五外置输气管道(3-4)与电化学传感器(3-2)连接，第二内置管道(3-1-3)通过第六外置输气管道(3-5)与采样袋(3-3)连接。
7.根据权利要求1所述的一种沥青混合料烟气检测/收集一体化装置进行沥青混合料烟气检测试验方法，其特征在于：所述该试验方法包括以下步骤：
步骤1、通过外置烟气输送管道依次连接好烟气发生单元(1)、颗粒过滤单元(2)和烟气处理单元(3)，此时旋转双通阀(3-1)第一内置管道(3-1-2处于Ⅰ档(c)；
步骤2、输送氮气进行预试验，基于第一流量计(1-3)和第二流量计(2-3)显示的数据结果，保证装置内管道畅通且具有良好的连接密封性；
步骤3、为研究沥青混合料拌和、运输、摊铺和碾压不同阶段的烟气浓度，设置四个温度区间和时间区间进行检测；
步骤4、降下加热拌和锅(1-4-4)，加入加热后的沥青和集料，按沥青混合料不同阶段的模拟参数进行混合料拌和/静置状态下的烟气浓度检测试验；
步骤5、沥青烟气浓度检测试验结束后，拨动旋转双通阀第二内置管道(3-1-3)处于Ⅱ档(b)，收集沥青混合料残余烟气，避免出现室内二次污染现象。
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